地中施工杭を作るための掘削装置および方法

【課題】複数の継管を順次連結して掘削坑を形成する掘削装置において、作業速度を速める。
【解決手段】掘削装置は、マスト２と、マストに沿って移動可能に支持される可動台２２と、可動台上に配置された掘削駆動装置１１と、掘削装置により回転駆動され、マストに沿って移動可能な掘削管６を有する。さらに、掘削管に接続され、掘削後、掘削管を引き抜く際に掘削坑に充填する充填材料を貯蔵する管ホッパ３０を含む。管ホッパは、掘削方向において掘削駆動装置の上方に配置される。これにより、可動台の移動行程を、掘削管の地中への導入に有効に利用できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに従った地中施工杭を作るための、マスト、マストに沿って移動可能に支持された可動台上に配置された掘削駆動装置、地中施工坑を作るために掘削駆動装置によって回転態様で駆動されることが可能であり、かつマストに沿って移動可能な掘削管、および掘削管に接続されており、かつ掘削管の引き抜きの間に掘削坑に充填する充填材料用の貯蔵空間を有する管ホッパを包含する掘削装置に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、請求項９のプリアンブルに従った地中施工杭を作るための方法に関し、それにおいては、マストに沿って掘削方向に移動することが可能な可動台上に配置された掘削駆動装置によって回転態様で土壌内に掘削管が導入され、所望の深度へ到達すると掘削管が引き抜かれ、掘削坑に、掘削管を介して管ホッパから充填材料が充填される方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的な装置および一般的な方法は、特許文献１から周知である。この印刷出版物は、マストを有し、その上で縦方向に回転駆動装置が移動できる建設装置を開示している。当該回転駆動装置の下側には、多分割掘削管が配置される。当該掘削管の上側部分には、管ホッパが備えられ、それが掘削管の引き抜きの間に作り出された中空空間内に管を介して導入することが可能な充填材料を受ける機能を提供する。
【０００４】
特許文献１によれば、数ステップで多分割掘削管が引き抜かれるための準備がなされる。マスト上の可動台の上方向の移動を通じて継管が土壌から引き抜かれ、その後取り外されるが、可動台は再び下方向に移動されてその下にある継管に接続される。各ステップにおいて引き抜かれる継管の長さおよび結果としての作業速度は、可動台の行程長によって、したがってマストの長さによって制限される。
【０００５】
管ホッパを伴う別の掘削装置を特許文献２から得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１５８０３２５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６４７，６９０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に高い作業速度を可能にする一方、多用途性および経済性の高い汎用掘削装置および汎用的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する掘削装置および請求項９の特徴を有する方法によって解決される。好ましい実施態様は、従属請求項の中に示されている。
【０００９】
本発明に従った掘削装置は、管ホッパが掘削方向において掘削駆動装置の上方に配置されており、掘削管に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の基本的なアイデアは、掘削駆動装置の上側に管ホッパが配置されている点にある。これは、掘削管から、詳細にはその端から離れる方向において対面して配置されており、それによって充填材料の貯蔵のために中間に何らかの要素が存在することを必要とせずに掘削管を直接、掘削駆動装置に移動することが可能になる。
【００１１】
従来技術によれば管ホッパが回転駆動装置より下に備えられており、したがってそれと比較すると、本発明によれば、より掘削坑の縁の近くに掘削駆動装置を可動台とともに移動することが、その移動が管ホッパによって妨げられることなく可能になる。したがって同一マスト長を有しつつ、可動台の移動可能な行程長が増加され、その結果、より長い掘削継管が採用可能になる。結局、必要な掘削継管の取り付けおよび取り外しプロセスの数が減らされ、作業速度が速められる。
【００１２】
原理的には、管ホッパを、掘削管上に、回転方向に固定して配置することが可能であり、それによって特に単純な構造を伴う掘削装置が作られる。しかしながら特に好ましい実施態様は、管ホッパが回転方向に固定された態様で可動台に接続され、掘削管と相対的に回転する態様で支持されるところにある。これは、その姿勢が掘削作業の間に変化しないことから、管ホッパへの特に容易な充填を可能にする。管ホッパが可動台と直接接続されることが適当である。
【００１３】
特に多用途の作業のためには、掘削管がいくつかの部分から設計されることが適当であり、その場合には、この個々の部分である継管が、取り外し可能な連結器によって互いに接続される。この方法においては、たとえば補強篭を掘削管内に組み込むことが可能であり、その後それが、充填材料とともに掘削管の下端を通って土壌内に導入される。
【００１４】
特にいくつかの部品からなる掘削管の使用時に閉鎖装置が提供されると有利であり、それによって管ホッパから掘削管に至る充填材料の通路を閉鎖することができる。閉鎖装置は、たとえば掘削駆動装置の上に、より詳細には管ホッパと掘削駆動装置の間に備えることが可能である。特にそれは、ロック付きフラップを有する。それに代えて、またはそれに加えて閉鎖装置を掘削駆動装置の下側に配置することも可能である。
【００１５】
好都合なことに、管ホッパが軸方向に、特に掘削管とともに移動可能であり、かつ可動台に対して固定されていることから掘削装置の有効行程長をさらに拡張できる。たとえば、管ホッパの移動のために直線駆動装置を可動台上に備えることができる。
【００１６】
本発明に従った掘削装置の多用途性は、回転駆動装置の下側に掘削管が、当該回転駆動装置の出力シャフトに対して回転方向に固定され、かつ取り外し可能な態様で接続されていることから向上が可能である。このために、取り外し可能な掘削管連結器を備えることができる。
【００１７】
管ホッパ内に充填レベル・センサが提供されることから掘削装置の特に信頼できる動作が可能になる。より詳細には、この充填レベル・センサは、管ホッパから間隔を置く表示装置を有することができる。充填レベル・センサは、たとえば超音波センサを含むことができる。
【００１８】
掘削駆動装置の出力シャフトが中空シャフトとして設計され、その一方の側には掘削管が延び、その他方の側には管ホッパが配置されることから特に単純な構造を伴った掘削装置が提供される。この場合に、管ホッパと掘削管の間における充填材料の移送は、中空シャフトを介して特に容易な態様で生じることが可能である。トルクの導入のために、出力シャフトは、たとえば歯、より詳細にはスプライン歯を有することができる。
【００１９】
さらにまた本発明によれば、管ホッパが実質的に円筒の貯蔵部分を有し、その下側に実質的に円錐の出口部分が配置される。掘削管は、この円錐出口部分に、詳細には出力シャフトを介して接続することができる。管ホッパは、漏斗形状の設計を有し、上端が開いている。また蓋を有することもできる。
【００２０】
本発明に従った方法は、管ホッパが可動台上に、それと回転方向に固定された態様で配置され、それとともに移動されることを特徴とする。この方法は、特に、本発明に従った掘削装置とともに実行することが可能であり、それによってこの接続において強められる利点を達成することが可能になる。
【００２１】
特に、管ホッパは、掘削管の延長線内、すなわち掘削管の軸方向に、好ましくは同軸態様で取り付けることが可能な充填材料貯蔵装置を意味することができる。
【００２２】
以下においては、図面に略図的に示されている好ましい実施態様によって本発明をより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
同一または類似の機能を有する要素には、図面を通じて同一の参照記号が指定されている。
【００２４】
本発明に従った掘削装置の第１の実施態様が図１に示されている。この掘削装置はシャーシ１を有し、その上にマスト２が回動可能な態様で配置されている。マスト２上には可動台２２が備わり、マスト２に沿って掘削方向に移動することができる。
【００２５】
可動台２２上には、回転駆動装置として設計された掘削駆動装置１１が備わり、その出力シャフト１９に、回転方向に固定され、かつたとえば軸方向に固定された態様で掘削管６が配置されている。掘削駆動装置１１を作動することによって、掘削管６を回転させることができる。可動台２２の軸方向の移動を通じて、掘削駆動装置１１によって掘削管６を掘削方向に移動することができる。掘削管６は、出力シャフト１９の下端に配置される取り外し可能な管連結器１８を介して出力シャフト１９の下端に結合されている。
【００２６】
掘削管６は、取り外し可能な管連結器によって互いに接続されるいくつかの管要素を構成する別々の部品として設計される。掘削管６の根元には、置換掘削ヘッド８０が備えられている。
【００２７】
掘削駆動装置１１は、中に液圧回転モータが配置された駆動部１２をはじめ、当該駆動部の根元に配置された、液圧モータから掘削管６へのトルクを伝達する機能を提供する環形状のギア部１３を有する。
【００２８】
充填材料の貯蔵のために、掘削管６の上方に、その縦軸の延長線に管ホッパ３０が備えられている。管ホッパ３０は、充填材料を受けるための概略円筒形の貯蔵部分３３を有し、その下側に概略円錐形の出口部分３４が続く。管ホッパ３０は掘削駆動装置１１および可動台２２の上方に、すなわち掘削管６から、詳細には掘削管６の端から離れて、これに対向して配置される。したがって掘削駆動装置１１は、管連結器１８と同じだけ、すなわち掘削駆動装置１１が管連結器１８を伴って土壌表面に向かって下方に移動可能な限り、土壌に向かって移動することができる。
【００２９】
管ホッパ３０から掘削管６に充填材料を導入するために、管ホッパ３０の出口部分３４の根元に延長管４０が配置されている。延長管４０は、中空シャフトとして設計されており、掘削駆動装置１１の駆動部１２、ギア部１３、および出力シャフト１９の中心を貫通し、掘削管６と合流している。したがって、管ホッパ３０から延長管４０および出力シャフト１９を通って掘削管６に充填材料を導入することが可能である。
【００３０】
掘削管６からの管ホッパ３０の回転分離を可能にするため、たとえばフラッシュ・ジョイント（flush joint）と呼ぶこともできる回転結合を延長管４０上に備えることができる。
【００３１】
図１に示されている管ホッパ３０は、可動台２２および掘削駆動装置１１に関して高さ調整可能とすることができ、言い換えると、掘削方向において軸方向に調整可能な態様でそれを可動台２２上に支持することができる。能動的な調整のために、たとえば、トルク伝達のための縦方向リブおよび軸方向の力の印加のためのロック用ポケットを有するケリー・バー（Kelly bar）として接続管４０を設計することができる。
【００３２】
本発明に従った掘削装置の別の実施態様が図２および３に示されている。図２および３の実施態様は、主として、一方における可動台２２、詳細には掘削駆動装置１１と、他方における管ホッパ３０の間に位置し、掘削方向に延びる、回転方向に固定された支持のため、および好ましくは管ホッパ３０の能動的な高さ調整のための支持部材５０が備えられるという点において図１の実施態様と異なる。
【００３３】
図２および３の実施態様によれば、掘削管６と管ホッパ３０の間において接続管４０に回転結合部６０が設けられる。この回転結合部は、支持部材５０の横向きアームによって保持されている。それが、管ホッパ３０に掘削管６の回転が伝わらないようにしている。支持部材５０によって管ホッパ３０は、掘削駆動装置１１および可動台２２に関して回転方向に関して固定される。
【００３４】
本発明に従った掘削装置に使用するための管ホッパ３０のさらに別の実施態様が図４に示されている。図４の管ホッパ３０は、円錐蓋３６により貯蔵部分３３の上端において閉じられる。蓋３６には、貯蔵部分３３に充填材料を充填するための充填孔３７が備えられている。さらにまた蓋３６上には、補助クレーンにより蓋３６および／または管ホッパ３０を持ち上げるために種々のアイレット３８、３８’が備えられている。
【００３５】
管ホッパ３０の出口側においては、接続管４０上に、管ホッパ３０と掘削管６の間における充填材料の流れを遮断するためのフラップとして設計された閉鎖装置７１が備えられている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従った掘削装置の第１の実施態様を示した説明図である。
【図２】本発明に従った掘削装置の第２の実施態様を示した説明図である。
【図３】図２から掘削装置の掘削駆動装置の部分を示した詳細図である。
【図４】本発明に従った掘削装置において使用するための管ホッパを示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１シャーシ、２マスト、６掘削管、１１掘削駆動装置、１２駆動部、１３ギア部、１８管連結器、１９出力シャフト、２２可動台、３０管ホッパ、３３貯蔵部分、３４出口部分、３６蓋、３７充填孔、３８アイレット、４０延長管、５０支持部材、６０回転結合部、７１閉鎖装置、８０置換掘削ヘッド。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中施工杭を作るための掘削装置であって、
マストと、
前記マストに沿って移動可能に支持された可動台上に配置された掘削駆動装置と、
掘削坑を作るために前記掘削駆動装置によって回転態様で駆動されることが可能であり、かつ前記マストに沿って移動可能な掘削管と、
前記掘削管に接続されており、かつ前記掘削管の引き抜きの間に前記掘削坑に充填する充填材料用の貯蔵空間を有する管ホッパと、
を包含し、
前記管ホッパが掘削方向内において前記掘削駆動装置の上方に配置されており、かつ前記掘削管に接続されている掘削装置。
【請求項２】
前記管ホッパは、回転方向において固定された態様で前記可動台に接続され、かつ前記掘削管と相対的に回転する態様で支持される、請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
閉鎖装置が備えられ、それによって前記管ホッパから前記掘削管に至る充填材料のための通路が閉じられることが可能である請求項１または２に記載の掘削装置。
【請求項４】
前記管ホッパは、軸方向に移動可能であり、かつ前記可動台に対して固定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項５】
前記掘削管が前記掘削駆動装置の下側に、回転方向において固定された態様で、かつ前記掘削駆動装置の出力シャフトに対して取り外し可能な態様で接続される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項６】
前記管ホッパ内の充填レベルを測定するための充填レベル・センサが備えられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項７】
前記掘削駆動装置の出力シャフトは中空シャフトとして設計されており、その一方の側から掘削管が延び、その他方の側には管ホッパが配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項８】
前記管ホッパは、実質的に円筒の貯蔵部分を有し、その下側に実質的に円錐の出口部分が配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の掘削装置。
【請求項９】
地中施工杭を作るための、特に請求項１〜８のいずれか１項に記載された掘削装置を用いる方法であって、
掘削管が、マストに沿って掘削方向に移動することが可能な可動台上に配置された掘削駆動装置によって回転態様で土壌内に導入され、かつ
所望の深度への到達時に前記掘削管が引き抜かれ、掘削坑に、前記掘削管を介して管ホッパから充填材料が充填され、
前記管ホッパが、前記可動台上に、それと回転方向において固定された態様で配置され、それとともに移動される、地中施工杭を作るための方法。

【図１】